JPH087261B2 - 光波距離測定方法及び光波距離計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一般的には光波を利用して距離を測定する
技術に係り、より詳細には測定時間の短縮化および測定
精度の向上を計る光波距離測定方法および光波距離計に
関する。

［従来の技術］ 第21図に、従来の典型的な光波距離計の構成を概略的
に示す。この図において、100は発光素子、101は受光素
子、102は送光レンズ、103は受光レンズ、104はターゲ
ット（図示せず）に取り付けられた三角プリズムであ
る。105は光路切換シャッタで、外部測定用の開口と内
部測定用の開口を設けた円板106を駆動モータ110により
間欠的に回転して、外部測定の光路と内部測定用光路と
を切り換えるように構成されている。電気回路部111
は、変調周波数を有する電気信号を発光素子100に供給
するための回路、受光素子101からの光電変換信号を演
算処理用の周波数信号（測定信号）にさらに変換する回
路、その測定信号を基準の周波数信号（参照信号）と比
較してその位相差から外部測定値を求める回路、この外
部測定値を内部測定値で校正する回路等を含んでいる。

第22図は、光路切換シャッタ105の円板106に設けられ
た開口の配置構造を示す平面図である。また、第23図
は、第21図の状態から円板106を90゜回転させたときの
要部の状態を示す一部断面斜視図である。

第22図において、一対の開口107a,107bが外部測定用
のもので、他の一対の開口108a,108bが内部測定用のも
のである。内部測定用開口108a,108bの間の円板106上に
は、第23図に明示されるように、断面台形状のプリズム
109が固着され、このプリズム109の底面端部に開口108
a,108bが対向している。

外部測定の時は、第21図に示されるように、外部測定
用開口107a,107bがそれぞれ発光素子100,受光素子101と
向かい合い、発光素子100より出射された光波は開口107
aを通って送光レンズ102からターゲット側のプリズム10
4へ向けて大気中を伝般し、プリズム104で反射して帰っ
てきた光波は受光レンズ103、開口107bを通って受光素
子101に入射する。しかし、内部測定の時は、第23図に
示されるように、内部測定用開口107a,107bがそれぞれ
発光素子100,受光素子101と向かい合い、発光素子100か
らの光波は開口108aを通って台形プリズム109の一端に
入りこのプリズム109の内部で図示のように反射してそ
の他端より出た光波は、開口108bを通って受光素子101
に入射する。

第24図は、上記従来の光波距離計における測定シーケ
ンスの具体例を示す。先ず、光路切換シャッタ105を第2
1図のような状態にして、666msecの時間だけ15MHz周波
数の光波を外部に出射し、外部測定を行う（201）。次
に、駆動モータ110を動作させてシャッタ105を第23図の
状態に切り換える（202）。このシャッタ切換に、約0.5
secの時間がかかる。この第23図の状態の下で、666msec
の時間だけ15MHz周波数の光波を台形プリズム109の光路
に通し、内部測定を行う（204）。次に、シャッタ105を
第23図の状態にしたまま電気回路部111内部の周波数切
換回路を制御して光波の周波数を150KHzに切り換える
（204）。この周波数切換に約0.2secの時間がかかる。
しかして、第23図の状態の下で、こんどは150KHz周波数
で、内部測定を行う（205）。最後に、周波数を150KHz
にしたまま約0.5secの時間をかけてシャッタ105を第21
図の状態に切り換えてから（206）、外部測定を行う（2
07）。この後、外部測定値から内部測定値を減算して正
味の測定値を求める。

なお、15MHz,150KHzの２種類の周波数（変調周波数）
を用いているのは、波長（尺度）の長い150KHz周波数で
大まかな測定を行い、波長（尺度）の短い15MHz周波数
で細かな測定を行うためである。また、各測定モードに
おける測定時間を666msecとしているのは、参照信号・
測定信号の周波数を15KHz（周期は66.66μsec）とした
場合に各測定モード毎に10000回のサンプリングを行う
ためである。したがって、サンプリング回数を1000回と
した場合は、測定時間を66.6msecに選ぶ。この例の場
合、全測定時間は約3.86secで、そのうちの約1.0secが
シャッタ切換に費やされている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のように、従来の光波距離計においては、一括方
式で各測定モードを実行し、光路切換シャッタ105の円
板106を間欠的に回転させて測定モードを切り換えてい
た。このため、測定モードを切り換える度毎に測定処理
が長い間中断し、全測定処理時間も長くなっていた。ま
た、切換（中断）時間が長いため、ターゲットの移動に
追従できなくなるおそれがあり、測定の精度・信頼性の
点でも問題であった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、短
い測定時間で高精度な測定値を得るようにした光波距離
測定方法および光波距離計を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明の光波距離測定方
法は、変調光を外部光路を経由して目標物に投射した後
に受光素子に戻ってきた反射光と前記変調光との位相差
から前記目標物までの距離値を求め、前記変調光を内部
校正光路を経由して前記受光素子に到達した校正光と前
記変調光との位相差から校正測定値を求め、前記外部光
路と前記校正光路とを切換えて前記距離値を前記校正測
定値で校正する光波距離測定方法において、 測定サイクル毎にｎ回の距離値と、１回の校正測定値
とを求め、但しｎは２以上の整数であり、前記ｎ回の距
離値を加算平均して平均距離値を求め、この平均距離値
を前記校正測定値で校正したことを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の光波距離
計は、変調光を外部光路を経由して目標物に投射する発
光素子と、この目標物に当って反射した反射光を受光す
る受光素子と、前記変調光と前記反射光との位相差から
前記目標物までの距離値を求める手段と、前記変調光を
内部校正光路を経由して前記受光素子に到達した校正光
と、前記変調光との位相差から校正測定値を求める手段
と、前記外部光路と前記校正光路とを切換えて前記距離
値を前記校正測定値で校正する手段とを備え、 測定サイクル毎に前記外部光路の開口時間を前記校正
光路のそれよりｎ倍に切換え、但しｎは２以上の整数で
ある光学シャッタ手段と、前記外部光路の開口中にｎ回
の距離値を記憶するｎ個のメモリと、前記校正光路の開
口中に１回の校正測定値を記憶する校正メモリと、前記
ｎ個のメモリの内容を加算して累算距離値を出力する加
算回路と、この累算距離値をｎで割算して平均距離値を
求める割算回路と、この平均距離値を前記校正メモリ内
の前記校正測定値で引算する引算回路とを備えたことを
特徴とする。

本発明の光波距離計における光シャッタ手段は、一定
の速度で回転する遮光体と、この遮光体に前記外部光路
の開口時間を前記校正光路のそれよりｎ倍になるように
形成又は設けられた距離測定用および校正用の光透過ま
たは反射手段とを備える。

別の光シャッタ手段は、前記外部光路を選択的に形成
する第１の液晶シャッタと、前記校正光路を選択的に形
成する第２の液晶シャッタとを備える。

［作用］ 本発明では、１つの測定サイクル内で外部測定と内部
測定が所定の時間比率（例えば10:1）で時分割的に行わ
れる。本測定に先立つ初期化測定においては、例えば10
回分の内部測定即ち校正のみが実行されて、例えば10個
の校正メモリに各々書込まれる。従って、初期化測定で
は、例えば回転シャッタを用いた場合に100回分の外部
測定値が無視される。

本測定が開始されると、各測定サイクル毎に例えば10
回分の外部測定値が順次10個の外部測定メモリに書込ま
れて加算平均され、１回分の内部測定値がいずれか１つ
の校正メモリに書込まれる。従って、10個の校正メモリ
の内１つが更新して加算平均された校正値の移動平均値
によって、加算平均された平均外部測定値が校正され
る。

このように、本発明では、１測定サイクル内で例えば
ｎ回の外部測定と１回の校正測定とがでいる時間比率を
外部及び校正測定用に設けている。但し、ｎは２以上の
整数である。従って、本発明の測定と同程度の精度を得
ようとしてｎ回の外部測定とｎ回の校正測定とを交互に
繰返す場合に比べて本測定時間を短縮することができ
る。一方、急激な測定変化が伴わない校正測定値につい
ては、測定サイクル毎に校正メモリの内容を一部更新し
て、外部測定値と同数の校正値を得ているので外部測定
値と同等な精度の測定値が得られ、このために、信頼性
の高い測定を保証することができる。

また、本発明の光シャッタ手段によれば、外部測定モ
ードと内部測定モードとを間欠的ではなく連続的に切り
換えることができるので、これによっても、測定サイク
ルの周期を短縮し、ひいては全測定時間を短縮すること
ができる。

［実施例］ 以下、第１図〜第20図を参照して本願発明の実施例を
説明する。

第１図は、一実施例による光波距離計の要部の構成を
概略的に示す一部断面斜視図である。この図において、
10は例えば発光ダイオードからなる発光素子、11は例え
ばフォトトランジスタからなる受光素子、12は本発明に
よる連続回転式の光路切換シャッタ、19は光量可変フィ
ルタ、20は送光レンズ、21は受光レンズである。また、
22は校正用光路を形成するための表面反射ミラーであ
る。電気回路部23については第７図につき後述する。

シャッタ12は、回転軸13を中心として駆動モータ（図
示せず）の駆動により等速度で連続回転するように構成
されている。このシャッタ12は円筒型であって、発光素
子10に対してガラス板14を所定の傾き（例えば45゜）に
配設し、その底面には第２図に示されるように所定の範
囲（例えば300゜）にわたって不完全環状の外部測定用
開口15を形成し、その側面には第２図および第３図に示
されるように所定の位置（例えば開口15の欠けている所
15′と反対側の位置）に矩形の内部測定用開口16を所定
の長さ（例えば30゜に相当する長さ）で形成し、例えば
開口15の開始点を指標するインデックスが取付けられ
る。これにより、シャッタ12が１回転（360゜回転）す
るのに要する時間（周期）をＴとすると、１サイクルの
期間中に、外部測定用開口15から光波が送光レンズ20側
へ出射する時間はＴ×0.833（300゜/360゜）であり、内
部測定用開口16から光波が校正用光路の表面反射ミラー
22側へ出る時間はＴ×0.0833（30゜/360゜）である。

なお、第２図は第１図のシャッタ12を矢印Ａの方向か
ら見た側面図、第３図は第２図のシャッタ12を矢印Ｂの
方向から見た上面図である。第２図に示されるように、
シャッタ12の外周面の所定位置に回転位置検出用の磁石
17が取り付けられている。シャッタ12の回転位相は、こ
の磁石17が磁気センサからなる回転位置検出器18を通過
する時のタイミングを基に検出されるようになってい
る。また、第２図において、LBは光波のビームを示して
いる。

第１図〜第３図には外部測定時の状態が示されてい
る。外部測定時、発光素子10から出射された光波の大部
分は、シャッタ12内のガラス14を透過して開口15から送
光レンズ20側へ向かう。そして、ターゲット（図示せ
ず）で反射して戻って来た光波は受光レンズ21を介して
受光素子11に入射する。一方、ガラス14で反射した一部
の光波は、シャッタ12の内側面に当たってそこで遮光さ
れ、外部には出ない。

第４図〜第６図には内部測定時の状態が示されてい
る。図示の状態は、第１図〜第３図の状態からシャッタ
12が180゜回転した時の状態である。内部測定時、発光
素子10からみてガラス14の向こうにはシャッタ12の底面
の非開口部15′が位置する。これにより、ガラス14を透
過した光波は、該非開口部15′に当たり、そこで遮光さ
れる。一方、ガラス14で反射した光波は、シャッタ12の
側面開口16を通って表面反射ミラー22に入射し、そこで
反射してから受光素子11に入射する。なお、第５図は第
４図のシャッタ12を矢印Ａの方向から見た側面図、第６
図は第５図のシャッタ12の矢印Ｂの方向から見た下面図
である。

以上のように、本実施例による光路切換シャッタ12
は、回転軸13を中心として連続的に等速回転し、各回転
周期（測定サイクル）内に外部測定時間と内部測定時間
を10:1の時間比率で与える。

第７図は、本実施例による電気回路部23の回路構成例
を示すブロック図である。この電気回路部23は、変調波
発生部（24〜27、10）、変調波受信部（11、28〜32）、
演算制御部（33〜37）、ディスプレイ38および回転位置
検出器18から構成される。

変調波発生部は、基準発信器24、周波数発生回路25、
周波数切換器26、駆動回路27および発光素子10からな
る。基準発信器24は、15MHzの変調周波数信号を発生
し、これを周波数発生回路25と演算制御部のゲート回路
33とに与える。周波数発生回路25は、入力した15MHz信
号を分周して150KHz、15KHz信号を生成し、15MHz信号と
150KHz信号とを周波数切換器26に与えるとともに、15KH
z信号を演算制御部のゲート回路33と変調波受信部のPLL
回路32とに与える。周波数切換器26は、制御部のシーケ
ンス制御部37からの切換制御信号にしたがい、15MHz、1
50KHz信号のいずれかを選択する。周波数切換器26より
出力された変調周波数信号は駆動回路27で増幅ののち発
光素子10に供給される。発光素子10は、この変調周波数
信号に対応した変調波光を発生する。

変調波受信部は、受光素子11、前置増幅器28、周波数
変換器29、増幅器30、波形整形回路31およびPLL回路32
からなる。受光素子11は、入力した変調波光を光電変換
し、電気的変調波信号を出力する。この変調波信号は、
周数変換器29で所定周波数（例えば15KHz）の信号に変
換される。そして、この15KHz信号が増幅器30で増幅の
のち波形整形回路31で矩形波に波形整形され、その15KH
zの矩形波信号が測定信号として演算制御部のゲート回
路33に供給される。なお、PLL回路32は、局部発信回路
として機能し、周波数変換回路29に対して一定周波数
（受信周波数＋15KHz）の信号を供給する。

演算制御部は、ゲート回路33、カウンタ34、メモリ3
5、マイクロプロセッサ36およびシーケンス制御部37か
らなる。ゲート回路33は、周波数発生回路25からの15KH
z信号を参照信号として入力するとともに、波形整形回
路31からの15KHz信号を測定信号として入力し、それら
２つの15KHz信号の位相差に相当する期間中だけ基準発
信器24からの15MHz信号を出力側へ通す。この位相差
は、サンプリング１回当たりの測定値となるもので、変
調波発生部で発生された変調波が発光素子から出射して
ターゲットで反射したのち受光素子まで戻って来るまで
の時間またはその1/N（Ｎは整数）の時間を表す。カウ
ンタ34は、ゲート回路33からの15MHz信号をカウント
し、所定のタイミングで累積カウント値をメモリ35へ出
力する。メモリ35は、後述するように、外部測定用のメ
モリと内部測定用のメモリを含み、外部測定の測定値
（カウント値）を外部測定用メモリに格納し、内部測定
の測定値を内部測定用メモリに格納する。そして、所定
のサイクル毎に、例えば光路切換シャッタ12が360゜回
転する度毎に、両メモリのデータ（外部測定値・内部測
定値）がマイクロプロセッサ36に取り込まれるようにな
っている。マイクロプロセッサ36は、内部測定値で外部
測定値を補正（校正）して、正味の距離測定値を割り出
し、その割り出した測定値をディスプレイ38に表示す
る。回転位置検出器18は、シャッタ12の回転位相を表す
タイミング信号をマイクロプロセッサ36に与える。

次に、第８図〜第11図につき本実施例の動作を説明す
る。

第８図は、電源が投入されてから本測定が開始される
までの動作を説明するためのタイミング図である。先
ず、電源電圧がONになると（第８図（ａ））、マイクロ
プロセッサ36のプログラムによってシステム内のセルフ
チェックが行われる（第８図（ｂ））。次に、外部測定
が禁止化された期間内に（第８図（ｃ））、内部測定だ
けが実行されて内部測定値がメモリ35内の内部測定用メ
モリに書き込まれる（第８図（ｄ））。この内部測定値
取込期間ｔは、本測定における１測定サイクル内に外部
測定値が得られる個数と同数の内部測定値が得られる期
間に選ばれる。次に、一定の待機時間を経過した後（第
８図（ｅ））、本測定開始のコマンドが与えられると
（第８図（ｆ））、それに応動して本測定が開始され、
各測定サイクル内で外部測定と内部測定が所定の時間比
率（10:1）で時分割的に実行される。

第９図は、本実施例における外部測定時間の内部測定
時間のタイミングを示す図である。シャッタ12の回転速
度を10回転／秒にした場合、シャッタ12が１回転（360
゜回転）するに要する時間は100msecで、そのうち8.33m
secが内部測定に充てられ、83.3msecが外部測定に充て
られる。本実施例においては、参照信号・測定信号の周
波数を15KHzとしているので、サンプリング周波数は15K
Hz、サンプリング周期は66.7μsecである。しかして、
内部測定時間（8.33msec）内に6.67msecの時間を使って
100回のサンプリングが行われ、外部測定時間（83.3mse
c8）内に66.7msecの時間を使って1000回のサンプリング
が行われるようになっている。

第10図は、一実施例によるメモリ35の構成例を示す。
このメモリ35は、外部測定用メモリ35Aと内部測定用メ
モリ35Bとを備える。外部測定用メモリ35Aは、サンプリ
ング1000回分の累積カウント値（外部測定値データ）を
格納するように構成されている。内部測定用メモリ35B
は、10個のメモリ・ブロックm1〜m10を有し、各メモリ
・ブロックmiにサンプリング100回分の累積カウント値
（内部測定値データ）Cjを格納するように構成されてい
る。

しかして、電源投入後の内部測定値取込み動作（第８
図（ｄ））において、シャッタ12が１回転する度毎にサ
ンプリング100回分の内部測定値データC1,C2…が得ら
れ、シャッタ12の10回転分（サンプリング1000回分）の
内部測定値データC1〜C10が内部測定用メモリ35Bのブロ
ックm1〜m10にそれぞれ格納される。

本測定が開始されると（第８図（ｇ））、各測定サイ
クル毎に、つまりシャッタ12が１回転する度毎に、カウ
ンタ34より、サンプリング100回分の内部測定値データC
11（C12、…）とサンプリング1000回分の外部測定値デ
ータが得られる。このサンプリング1000回分の外部測定
値データは外部測定用メモリ35Aに書き込まれ、これに
よってメモリ35A内のデータが全部更新される。一方、
サンプリング100回分の各内部測定値データC11（C12、
…）は内部測定用メモリ35Bに書き込まれ、これによっ
てメモリ35B内のデータが一部更新される。

第11図は、各測定サイクル毎に内部測定用メモリ35B
内の内部測定値データが一部更新される様子を示す。図
示のように、新たなサンプリング100回分の内部測定値
データC11（C12、…）が書き込まれると同時に、それま
で格納されていたデータの中で最も古いデータC1（C2,
…）が押し出されるようにして消去される。これによ
り、メモリ35Aに格納中のデータからは、サンプリング1
000回分の内部測定値データの移動平均値が得られる。

マイクロプロセッサ36は、各測定サイクル毎に、上述
のようにして更新された外部測定用メモリ35A内のデー
タおよび内部測定用メモリ35B内のデータを取り込み、
それらのデータを基に内部測定値の移動平均値で外部測
定値の平均値を校正して正味の距離測定値を演算し、そ
の演算した距離測定値をディスプレイ38に表示する。

第12図は、２周波測定用のメモリ35の別の構成例を示
す。この構成例においては、２つの内部測定用メモリ35
B,35Cが備えられ、一方のメモリ35Bは変調周波数が15MH
zのときの内部測定に用いられ、他方のメモリ35Cは変調
周波数が150KHzのときの内部測定に用いられる。このメ
モリ35を２周波測定に用いた場合、電源投入直後の内部
測定値取込み動作において、先ず15MHz周波数でシャッ
タ10回転（サンプリング1000回分）の内部測定値データ
を第１の内部測定用メモリ35Bに書き込み、次に150KHz
周波数でシャッタ10回転（サンプリング1000回分）の内
部測定値データを第２の内部測定用メモリ35Cに書き込
む。そして、本測定が開始されると、始めのシャッタ１
回転では変調周波数を15MHzにして第１の内部測定用メ
モリ35Bより内部測定値の移動平均値を得るとともに外
部測定値用メモリ35Aより外部測定値の平均値を得て、
次のシャッタ１回転で変調周波数を150KHzにして第２の
内部測定用メモリ35Cより内部測定値の移動平均値を得
るとともに外部測定値用メモリ35Aより外部測定値の平
均値を得る。複数の測定サイクルを実行するときは、上
記の動作を繰り返す。このように２周波測定の場合は、
シャッタ２回転で１回の測定サイクルが行れる。もっと
も、測定サイクルを多数回繰り返す場合、必要に応じ
て、一方の周波測定（例えば150KHz周波数の測定）を間
引くことも可能である。

第13図は、本発明による光路切換シャッタの変形例を
示す斜視図である。また、第14図はシャッタ40の構造を
示す下面図であり、第15図は円ミラーの形状を示す上面
図（第15図（ａ））および側面図（第15図（ｂ））であ
る。

第13図において、このシャッタ40は、円板型に形成さ
れ、駆動モータ41により軸42を中心として連続的に等速
回転するように構成されている。このシャッタ40には、
第１図に示す実施例のシャッタ12と同様に所定範囲（例
えば300゜）の不完全環状開口４が外部測定用の開口と
して設けられている。そして、発光素子10と対向する面
（下面）において、開口43の欠けている部分に表面反射
ミラー44が取り付けられている。このミラー44は、第15
図に示すような円ミラー45の一部（例えば点線46で示す
部分）を切り取ったものに相当し、表面が曲面に形成さ
れている。この曲面により、発光素子10からの光軸に対
してミラー44の受光面の角度が移動しても、常に一定の
反射角度で発光素子10からの光波が校正用光路の表面反
射ミラー22側へ反射されるようになっている。

なお、第19図に示されるように、校正用光路において
表面反射ミラー22の手前に円筒面レンズ47および球面レ
ンズ48を配置することで、第13図の曲面反射ミラー44に
代えて通常の45゜直角プリズムを用いることも可能であ
る。

第16図は、光路切換シャッタの別の変形例を示す斜視
図である。また、第17図は、第16図の光路切換シャッタ
54の構造を示す平面図であり、第18図は、第16図の光路
マスク56の構造を示す平面図である。

第16図において、50は発光素子、51は受光素子、52は
送光レンズ、53は受光レンズ、54は光路切換シャッタ、
55は駆動モータ、56は光路マスク、57はプリズム・ビー
ムスプリッタ、58は光量調整フィルタ、59はミラー、6
0,61は送光・受光レンズである。シャッタ54は、駆動モ
ータ55により連続的に等速回転するように構成されてい
る。そして、このシャッタ54には、第17図に示されるよ
うに、所定範囲（例えば300゜）にわたって外部測定用
の不完全環状開口62が形成されるとともに、開口62の欠
けている部分に近接した縁部に所定の範囲（例えば30
゜）にわたって内部測定用の切欠63が形成されている。
光路マスク56は、固定配置されている。この光路マスク
56には、第18図に示されるように、シャッタ54の開口62
と対応する所定の位置に外部測定用の開口64が形成され
るとともに、シャッタ54の切欠63と対応する所定の位置
に内部測定用の開口65が形成されている。

しかして、光路マスク58の外部測定用開口64にシャッ
タ54の外部測定用開口62が対向している時（外部測定
時）、発光素子50からの光波はシャッタ54、光路マスク
56、ビームスプリッタ57を介してターゲット側へ送出さ
れ、ターゲットから戻って来た光波はビームスプリッタ
57で受光レンズ53側へ反射され受光素子51へ入射する。
この時、シャッタ54の内部測定用切欠63と光路マスク56
の内部測定用開口65は対向していないため、切欠63を通
った光波は光路マスク56の非開口部分で遮光される。

しかし、シャッタ54の内部測定用切欠63が光路マスク
56の内部測定用開口65と対向する時（内部測定時）、今
度は、シャッタ54の外部測定用開口62が光路マスク56の
外部測定用開口64に対向しなくなる。この時、ビームス
プリッタ57へ光波が行かなくなり、代わりにシャッタ54
の内部測定用切欠63と光路マスク56の内部測定用開口65
を通って光波が直接受光レンズ53へ進み受光素子51へ入
射する。

したがって、シャッタ54の外部測定用開口62および内
部測定用切欠63の範囲をそれぞれ300゜、30゜にした場
合、シャッタ54が１回転する周期（測定サイクル）内に
10:1の時間比率で外部測定時間および内部測定時間が得
られる。

第20図は、光路切換シャッタの他の変形例を示す斜視
図である。第20図において、70は発光素子、71は受光素
子、72は送光レンズ、73は受光レンズ、74は白板ガラ
ス、75は表面反射ミラー、76、77は液晶シャッタ、78は
電気回路部である。この構成例の特徴は、液晶シャッタ
76,77を用いて光路切換シャッタを構成した点にある。

外部測定を行う時は、出射用光路の液晶シャッタ76を
ON、校正用光路の液晶シャッタ77をOFFにする。そうす
ると、白板ガラス74を透過した光波は、液晶シャッタ76
を通って送光レンズ72側へ出る。しかし、白板ガラス74
で反射した光波は、液晶シャッタ77で遮光され、表面反
射ミラー75へ届かない。

内部測定を行う時は、校正用光路の液晶シャッタ77を
ON、出射用光路の液晶シャッタ76をOFFにする。そうす
ると、白板ガラス74を透過した光波は、液晶シャッタ77
で遮光され、外部へ出射しない。一方、白板ガラス74で
反射した光波は、液晶シャッタ77を通って表面反射ミラ
ー75へ入射し、そこで反射して受光素子71へ入射する。

このような液晶シャッタ方式によれば、両シャッタ7
6,77のON・OFF時間を制御することで、外部測定時間、
内部測定時間およびそれらの時間比率を任意に選ぶこと
ができる。

なお、上述した実施例では、光路切換シャッタにおい
て外部測定用開口の範囲を300゜、内部測定用開口また
は切欠の範囲を30゜にして外部測定時間と内部測定時間
の時間比率を10:1にした場合について説明したが、これ
らの値は全くの一例にすぎず、任意の時間比率が得られ
るようにシャッタを構成することができる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本願の発明における光波距離測定
方法または光波距離計によれば、１つの測定サイクルで
例えば10回分の外部測定値の平均値を１回分の内部測定
値で更新された移動平均校正値で校正したので、短い測
定時間で精度の高い測定値を得ることができる。

また、本発明の光シャッタ手段によれば、外部測定モ
ードと内部測定モードとを間欠的ではなく連続的に切り
換えることができるので、測定サイクルの周期を短縮
し、ひいては全測定時間を短縮化することができる。

したがって、目標物の移動に追従することが可能であ
り、信頼性の高い測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第20図は本願の発明における光波距離計の実施
例を説明するための図であって、第１図は光波距離計の
要部の構成を示す斜視図、第２図は第１図に示す光路切
換シャッタを第１図の矢印Ａの方向から見た平面図、第
３図は第２図に示す光路切換シャッタを第２図の矢印Ｂ
の方向から見た側面図、第４図は第１の状態からシャッ
タが所定角度回転した場合の状態を示す斜視図、第５図
は第４図に示す光路切換シャッタを第４図の矢印Ａの方
向から見た平面図、第６図は第５図に示す光路切換シャ
ッタを第５図の矢印Ｂの方向から見た側面図、第７図は
第１図に示す電気回路部の回路構成例を示すブロック
図、第８図は第１図に示す光波距離計の動作を説明する
ためのタイミング図、第９図は実施例の光波切換シャッ
タによって与えられる外部測定時間と内部測定時間の関
係を示すタイミング図、第10図は第１図に示すメモリの
構成例を示すブロック図、第11図は第10図に示す内部測
定用メモリに格納される内部測定値データの変化を示す
図、第12図は内部測定用メモリの変形例を示すブロック
図、第13図は光路切換シャッタの変形例を示す斜視図、
第14図は第13図に示すシャッタの構造を示す平面図、第
15図は第13図に示す表面反射ミラーを説明するための円
ミラーの形状を示す図、第16図は光路切換シャッタの別
の変形例を示す斜視図、第17図は第16図に示すシャッタ
の構造を示す平面図、第18図は第16図に示す光路マスク
の構造を示す平面図、第19図は第13図に示す構成例につ
いての変形例を示す斜視図、第20図は光路切換シャッタ
の他の変形例を示す斜視図である。 第21図〜第24図は従来の光波距離計を説明するための図
であって、第21図は光波距離計の要部の構成を示す斜視
図、第22図は第21図に示す光路切換シャッタの構造を示
す平面図、第23図は第21図の状態からシャッタが所定角
度回転したときの状態を示す側面図、第24図は第21図の
光波距離計の測定動作を説明するためのフローチャトで
ある。 なお、図面に用いた符号において、 10,50,100……発光素子 11、51,101……受光素子 12,40、54……光路切換シャッタ 35……メモリ、 35B,35C……内部構成用メモリ 76,77……液晶シャッタ である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】変調光を外部光路を経由して目標物に投射
   した後に受光素子に戻ってきた反射光と、前記変調光と
   の位相差から前記目標物までの距離値を求め、 前記変調光を内部校正光路を経由して前記受光素子に到
   達した校正光と、前記変調光との位相差から校正測定値
   を求め、 前記外部光路と前記校正光路とを切換えて前記距離値を
   前記校正測定値で校正する光波距離測定方法において、 測定サイクル毎にｎ回の距離値と、１回の校正測定値と
   を求め、但しｎは２以上の整数であり、 前記ｎ回の距離値を加算平均して平均距離値を求め、 この平均距離値を前記校正測定値で校正したことを特徴
   とする光波距離測定方法。
2. 【請求項２】変調光を外部光路を経由して目標物に投射
   する発光素子と、 この目標物に当って反射した反射光を受光する受光素子
   と、 前記変調光と前記反射光との位相差から前記目標物まで
   の距離値を求める手段と、 前記変調光を内部校正光路を経由して前記受光素子に到
   達した校正光と、前記変調光との位相差から校正測定値
   を求める手段と、 前記外部光路と前記校正光路とを切換えて前記距離値を
   前記校正測定値で校正する手段とを備えた光波距離計に
   おいて、 測定サイクル毎に前記外部光路の開口時間を前記校正光
   路のそれよりｎ倍に切換え、但しｎは２以上の整数であ
   る光学シャッタ手段と、 前記外部光路の開口中にｎ回の測定値を記憶するｎ個の
   メモリと、 前記校正光路の開口中に１回の校正測定値を記憶する校
   正メモリと、 前記ｎ個のメモリの内容を加算して累算距離値を出力す
   る加算回路と、 この累算距離値をｎで割算して平均距離値を求める割算
   回路と、 この平均距離値を前記校正メモリ内の前記校正測定値で
   引算する引算回路とを備えたことを特徴とする光波距離
   計。
3. 【請求項３】前記光シャッタ手段は、一定の速度で回転
   する遮光体と、この遮光体に前記外部光路の開口時間を
   前記校正光路のそれよりｎ倍になるように形成又は設け
   られた距離測定用および校正用の光透過または反射手段
   とを備えた請求項２に記載の光波距離計。
4. 【請求項４】前記光シャッタ手段は、前記外部光路を選
   択的に形成する第１の液晶シャッタと、前記校正光路を
   選択的に形成する第２の液晶シャッタとを備えた請求項
   ２記載の光波距離計。